第十章 2 电势差（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第三册（人教版2019）

2　电势差 1.定义:在电场中,两点之间电势的差值叫作电势差,也叫电压。 2.定义式:电场中A、B两点电势分别为φA、φB,它们之间的电势差为UAB=φA-φB或UBA=φB-φA,有 UAB=-UBA。 3.电场力做功与电势差的关系 　　电场中A、B两点间的电势差UAB等于电场力所做的功WAB与试探电荷所带电荷量q的比 值。公式为: 必备知识 清单破 知识点 1 电势差 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 4.电势能、电势、电势差、静电力做功的关系:WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=qUAB。 5.对电势差的理解 (1)电场中两点间的电势差由电场本身的性质及两点的位置决定。在确定的电场中,两点间 的电势差有确定的值,与零电势点的选取无关。 (2)电势差是标量,有正负,无方向。正负表示电势的高低,比如UAB=-6 V,说明A点电势比B点电 势低6 V。 (3)电场中某点的电势可以看成是该点与零电势点的差值。 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 1.等势面:电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。 2.等势面的特点 (1)在同一等势面上,任何两点的电势都相等,所以在同一等势面上移动电荷时,静电力不做 功。 (2)电场线一定与等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (3)等差等势面越密集处,电场强度越大。 (4)任意两个等势面不相交、不相切。 知识点 2 等势面 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.鸟儿落在高压线上却安然无恙,是因为鸟体不导电吗? 2.以点电荷为球心、r为半径的球面上各点的电势、电场强度均相同吗? 3.电势差与电势一样,是相对量,与零电势点的选取有关,这种说法对吗? 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不是。鸟儿落在高压线上却安然无恙,是因为鸟两爪间的电势差几乎为零。 2.电势相同,电场强度不相同。以点电荷为球心、r为半径的球面是等势面,各点电势相等;但 电场强度是矢量,各点场强大小相等,方向不同,即场强不同。 3.不对。两点间的电势差由电场本身和两点的位置决定,与零电势点的选取无关。 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点 1 常见典型电场的等势面 等势面图样 等势面特点 ①点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一组同心球 面; ②相邻等势面间电势差相等时,离点电荷越远,等势面越 稀疏; ③取无限远处电势为零时,正电荷电场中电势都大于零,越 靠近正电荷的地方电势越高;负电荷电场中电势都小于零, 越靠近负电荷的地方电势越低 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念     以两等量正点电荷为例: ①等势面是两簇对称的曲面; ②在两点电荷连线上,中点处电势最低,但不为零;由中点向左右两侧,电势升高,且越靠近点电荷,等差等势线越密集;   ③在两点电荷连线的中垂线上,连线中点处电势最高,由中点沿上下两侧,电势逐渐降低;   特别说明:在两等量负点电荷连线上以及连线的中垂线上,电势分布情况与等量同种正点电荷的分布关于横轴对称   第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念     等势面是两簇关于两点电荷连线的中垂面对称的曲面,从正电荷到负电荷,电势逐渐降低;中垂面是一个等势面,电势为零;在两点电荷连线上,关于O对称处的电势数值相等,正负相反   ①匀强电场的等势面是一簇垂直于电场线的平面; ②匀强电场的等差等势面是互相平行、间距相等的平面 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 1.利用等势面确定物理量 (1)由等势面可判断电场中各点电势的高低。 (2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时电场力做功的情况及电势能的变化。正电荷由高 等势面移到低等势面,电场力做正功,电势能减少;负电荷由高等势面移到低等势面,电场力做 负功,电势能增加。 (3)由于等势面和电场线垂直,已知等势面分布可绘制电场线,从而确定电场大体分布。 (4)由等差等势面的疏密,可以定性地比较电场中两点场强的大小。在同一电场中,等差等势 面密处,场强大。 定点 2 等势面的应用  第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 2.“三线”(等势线、电场线、轨迹)的综合分析 (1)首先关注“速度线与力线”:速度线——运动轨迹上某位置的切线;力线——轨迹上某位 置处沿电场线的切线或等势线的垂线指向轨迹的凹侧。 如图所示,实线为一带电粒子仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,带电粒子由P点运动到Q点,可在P点处(两线的交点处)作出轨迹的切线即粒 子经过P点时的速度方向,再作等势线的垂线即电场线,电场力沿电场线切线方向且指向轨迹 的凹侧。若图中虚线a、b、c代表电场线,则电场力沿电场线指向轨迹凹侧。   第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 若带电粒子的电性已知,则可以根据电场力方向判断电场的方向;若电场的方向已知,则可以 根据电场力方向判断电荷的正负;根据沿着电场线方向电势降低,可判断各点电势的高低。 (2)然后根据力与速度的夹角确定电场力做功的情况,进而确定动能、电势能和粒子速度大 小的变化情况。如上图中,若虚线为等势线,电场力与速度的夹角为锐角,电场力做正功,粒子 的电势能减小,动能增加,速度增大;若虚线为电场线,电场力与速度的夹角为钝角,电场力做负 功,粒子的电势能增加,动能减小,速度减小。 特别说明    在静电场中,只有电场力做功时,粒子的电势能与动能的总和不变,动能大则电势 能小,动能小则电势能大。 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 典例 如图所示,金属板带有等量异种电荷,板间某一竖直平面内电场线的分布如实线所示【1】, 已知该平面内P、O连线为等势线,且与电场线上两点M、N的连线垂直【2】。一带电油滴在O 点处于静止状态【3】。则(　    )   A.若将油滴置于P处,仍能静止 B.若将油滴从M处释放,将沿电场线运动至N处 C.M点的电势一定比N点的高 D.油滴在M点的电势能一定比在N点的小 D 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】电场线的疏密表示场强大小,据此判断P、O两点电场强度的大小关系。 【2】P、O两点电势相等,M、N两点电势不相等。 【3】带电油滴在O点所受合力为零。 思路点拨    解答本题三步走:   第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 解析    带电油滴在O点处于静止状态,说明在O点其所受的电场力与重力大小相等、方向相 反;由电场线的分布可知,P点的电场强度大于O点的电场强度,即EP>EO,则带电油滴在P点所 受的电场力大于重力,若将油滴置于P处,油滴不会处于静止状态,A错误。带电油滴受到重力 和电场力的作用,重力与电场力的合力的方向时刻在变化,根据物体做曲线运动的条件可知, 油滴不会沿电场线运动到N处,B错误。沿着电场线的方向电势逐渐降低,由于电场线的方向 未知,故M、N点电势高低也是未知的,C错误。若油滴带负电,则上极板带正电,φM>φN,根据Ep= φq可知EpM<EpN;若油滴带正电,则上极板带负电,φM<φN,同理可知EpM<EpN,D正确。 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 定点 3 静电力做功的四种求法 方法 公式 说明 功的定义法 W=Fd=qEd 适用于匀强电场,d表示始、末位置沿电场线方向的距离 功能关系法 WAB=EpA-EpB=-ΔEp 适用于任何电场 电势差法 WAB=qUAB 适用于任何电场,计算时注意带正负号 动能定理法 W静电力+W其他力=ΔEk 适用于任何电场 第十章　静电场中的能量 第1讲　描述运动的基本概念 $$